KR101421532B1

KR101421532B1 - 피로 부식으로 균열된 금속 튜브용 코팅재

Info

Publication number: KR101421532B1
Application number: KR1020117018814A
Authority: KR
Inventors: 마이클 더블유. 세이츠
Original assignee: 알스톰 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2014-07-22
Also published as: MX2011009368A; CA2756037C; PL2411216T3; EP2411216A1; CA2756037A1; AU2010229320B2; CN102438823A; MX351210B; AU2010229320A1; EP2411216B1; EP2411216A4; WO2010110874A1; KR20110115584A; CN102438823B; JP2012521526A; JP5669821B2

Abstract

피로 부식으로 균열된 보일러 튜브들이 코팅처리되고, 그리고 상기 피로 균열이 저지되며, 열 분사 기술을 적용하여 니켈/크롬/보론, 및 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론으로부터 선택되는 코팅재를 생성한다.

Description

피로 부식으로 균열된 금속 튜브용 코팅재{COATING OF FATIGUE CORROSION CRACKED METALLIC TUBES}

본 발명은, 일 견지에서 고온, 내부식 및 내침식 금속 코팅재가 코팅처리된 피로 부식으로 균열된 금속 튜브에 관한 것이다. 본 발명은, 다른 견지에서 피로 부식으로 균열된 금속 튜브를 코팅하는 방법에 관한 것이다.

종래에는, 피로 부식으로 인한 균열, 또한 원주방향의 피로 균열 또는 스트레스성 부식 균열로 알려진 것과 같은 부분을 갖는 튜브 영역은, 정비 기간 도중에 상기 튜브의 손상된 부분을 새로운 튜브로 교체하여 보수되었으며, 이와 같은 보수방식은 노력과 재료가 많이 필요한 작업이다.

상기와 같은 균열을 초래하는 메카니즘이 정확히 이해되지는 않았지만, 전형적으로 여러 원인, 순수 열적 피로, 기계적인 피로 및 부식의 조합, 및 순수 부식 등에 기인하며, 이와 같은 부식을 받는 제품들은 주기적인 피로 및 균열을 받게 된다.

본 발명의 목적은 열 분사 기술로서 피로 부식으로 균열된 금속제 튜브를 코팅하기 위한 것이며, 균열의 전파 또는 새로운 균열의 형성으로부터 추가적인 튜브 손상을 방지하기 위함이다.

본 발명의 일 실시 예에서, 코팅된 금속 튜브가 제공된다. 상기 튜브는 축방향으로 신장된 튜브형 측벽으로서 형성되며, 피로 부식으로 균열된 외측 부분을 구비한다. 상기 피로 부식으로 균열된 부분은 원주방향으로 연장하는 균열을 가지며, 상기 튜브형 측벽을 통해서 방사상 내측으로 어느 정도 진행된 것이다. 금속 코팅재가 상기 피로 부식으로 균열된 부분 상에 제공된다. 상기 금속 코팅재는 상기 원주방향으로 연장하는 균열 부분을 연결하고, 상기 튜브의 금속 부분 및 부식 제품, 전형적으로는 상기 균열 부분에 남아 있을 수 있는 산화철 및 황화철에 부착하며, 그에 따라서 해당 부분을 금속 코팅재로 뒤덮는다.

본 발명의 다른 실시 예에서, 금속 튜브내에 피로 부식으로 인한 균열을 저지하고, 상기 튜브의 추가적인 피로 부식으로 인한 균열을 방지하도록 된 방법이 제공된다. 상기 방법은 피로 부식으로 인한 균열을 갖는 튜브 부분을 식별하고, 상기 부분을 입자 충격 공정에 의해서 소제하며, 상기 부분에 금속 코팅재를 열 분사 기술에 의해서 적용하여 상기 부분을 코팅한다. 상기 금속 코팅재는 니켈/크롬/보론, 및 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론 조성물로부터 선택된다.

본 발명에 의하면 피로 부식으로 균열된 금속제 튜브에서 균열의 전파 또는 새로운 균열의 형성으로부터 추가적인 튜브 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 사용된 상태의 물 배관의 튜브형 벽 일부분을 도시한 설명도이다.
도 2는 샌드 블라스팅 후에, 도 1에 도시된 물 배관의 튜브형 벽을 도시한 설명도이다.
도 3은 균열이 형성된 피로 부식으로 인한 균열 부분과 부식 제품을 명확하게 도시한 단면도이다.
도 4는 피로 부식으로 인한 균열 부분의 국소적인 조성 정보를 도시한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 처리 후에, 도 2에 도시된 물 배관의 튜브형 벽을 도시한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코팅 처리 후에, 물 배관의 튜브형 벽을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라서 코팅 처리된 튜브를 도시한 길이방향 단면도이다. 상기 코팅재는 축적(scale)에 맞춰서 도시된 것은 아니다.
도 8은 도 7에서 선 8-8을 따라서 도시한 코팅 처리된 튜브의 단면도이다.

본 발명은 특수한 와이어에 열 분사 기술을 적용하여 금속 튜브들, 예를 들면, 보일러 튜브들과 같은 것의 원주방향 피로 부식으로 인한 균열을 코팅하고, 상기 균열 부분을 저지시키며, 새로운 균열이 발생하는 것을 방지하는 것에 관련된 것이다. 이와 같은 균열들은 전형적으로 보일러의 물 배관 튜브에서 발생하며, 이와 같은 부분은 국소적으로 고온의 작동 온도, 국소적인 열 순환, 예를 들면 튜브 표면으로부터 주기적인 슬래그 제거에 의해서 초래되는 것과 같은 상태, 그리고 부식이 쉬운 고온의 S 및/또는 Cl 성분이 높은 환경을 포함하는 작동 조건을 받게 된다.

열 분사작업, 즉 기질 상에 내마모성 또는 내부식성 코팅을 형성하기 위하여 용융 또는 반 용융 상태의 재료들의 증착을 허용하는 부류의 공정들에 대한 통칭적인 작업은 다양한 형태로서 수년간 잘 알려져 있다. 그러나, 이러한 기술이 피로 부식으로 인한 균열을 저지하도록 지금까지 사용된 바는 없다. 열분사 공정은 플라즈마, 화염, 아크-플라즈마, 아크 및 연소 분사 등을 포함한다. 아크 분사는 2개의 전기적으로 도체인 와이어들을 서로를 향해 공급하여 상기 와이어들의 끝단 사이에서 아크(arc)를 발생시키고, 상기 와이어 끝단을 녹이는 공정을 포함하는 열 분사의 한 형태이다. 그 다음, 상기 용융된 재료들이 원자화되고, 압축가스에 의해서 기질 상에 분사되며, 그 후 냉각을 거쳐서 고성능의 금속 코팅재를 제공하게 된다.

본 발명에서 피로 부식으로 인한 균열을 저지하기 위하여 활용된 금속 코팅재는 크롬이 포함된 금속 코팅재 및 크롬이 들어 있지 않은 금속 코팅재로부터 선택될 수 있다.

크롬을 포함하는 금속 코팅재

본 발명에서 유용한 크롬을 함유하는 금속 코팅재의 일례는 니켈/크롬/보론 조성물이며, 열 분사 기술에 의해서 적용된 것이다. 상기 조성물은 통상적으로 중량 기준의 량으로(in bulk), 대략 39 중량% 내지 대략 66 중량%의 니켈, 대략 29 중량% 내지 대략 51 중량%의 크롬, 및 대략 2 중량% 내지 대략 8 중량%의 보론을 포함한다. 다른 재료들이, 만일 필요하다면 니켈 구성 성분을 대체할 수 있다. 예를 들면, 철, 탄소, 및 저합금강, 스테인레스 강, 구리, 구리 합금들(예를 들면, 황동, 청동, 및 알루미늄 청동), 알루미늄, 알루미늄 합금들(예를 들면, 알루미늄-구리, 알루미늄-망간, 알루미늄-망간-마그네슘, 알루미늄-실리콘, 알루미늄-망간-마그네슘-크롬, 알루미늄-마그네슘-실리콘, 및 알루미늄-아연-망간-마그네슘-구리), 티타늄, 티타늄 합금들(예를 들면, 팔라디움, 몰리브듐, 니켈, 알루미늄, 바나듐, 니오비움, 탄탈늄, 주석, 지르코늄, 크롬 및 철 등으로 합금된 티타늄), 코발트, 코발트 합금들(예를 들면, 크롬, 니켈, 몰리브듐 및 텅스텐으로 합금된 코발트), 지르코늄, 지르코늄 합금들, 탄탈늄 및 탄탈늄 합금들이 니켈 구성 성분의 전부 또는 일부분으로 대체될 수 있다.

코팅재내에, 니켈 일부분 및 크롬 일부분은 바람직하게는 경질 붕화물로서 존재한다. 상기 코팅재 조성물은 추가적으로, 중량 기준의 량으로, 대략 6 중량% 까지의 Si, 대략 10 중량% 까지의 Mo, 대략 6 중량% 까지의 Nb, 대략 5 중량% 까지의 Al, 대략 4 중량% 까지의 Ti, 대략 9 중량% 까지의 Fe, 대략 10 중량% 까지의 W, 및 대략 4 중량% 까지의 C로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부가적인 구성물을 포함할 수 있다. 만일 그와 같은 어떠한 부가적인 구성물이 존재한다면, 그것은 일반적으로 대략 0.5 중량% 내지 대략 6 중량% 범위의 Si, 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%의 Mo, 대략 0.5 중량% 내지 대략 6 중량%의 Nb, 대략 0.5 중량% 내지 대략 5 중량%의 Al, 대략 0.5 중량% 내지 대략 4 중량%의 Ti, 대략 0.5 중량% 내지 대략 9 중량%의 Fe, 대략 0.5 중량% 내지 대략 10 중량%의 W, 및 대략 0.5 중량% 내지 대략 4 중량%의 C일 것이다.

크롬을 포함하는 금속 코팅재를 형성하기 위한 코어가 형성된 와이어

상기 코팅재는 코어가 형성된 와이어를 제공하고, 그것을 기질에 열 분사 기술, 예를 들면 아크 기반의 분사 기술에 의해서 적용하여 형성된다. 상기 코드가 형성된 와이어는 최종 코팅재 부착물을 포함하는 모든 합금 구성물들을 포함한다. 상기 코어가 형성된 와이어는 크롬 구성물 및 보론 구성물을 상기 와이어의 코어내에 포함하고, 바람직하게는 추가적으로 니켈 또는 니켈 합금의 외피를 포함한다. 상기 와이어는 열 분사 기술에 의해서 아크 용융되어 용융 합금의 코팅재 조성물을 형성한다. 상기 용융 합금의 코팅재 조성물은 기질상에 가해지고, 응고되어 합금 코팅재 부착물을 형성한다. 상기 합금 코팅재 부착물은 격리된 합금 조성물들의 별개의 식별가능한 층들을 포함한다.

바람직한 실시 예에서, 상기 코어가 형성된 와이어들은 크롬을 함유한 니켈 베이스 합금, 예를 들면 합금 690과 같은 것으로부터 형성된 튜브형 외피와, 보론 탄화물과 크롬 탄화물을 포함하는 내부 코어를 포함한다. 바람직한 내부 코어 공식(formulation)은 바람직하게는 보론 탄화물 량의 대략 25 중량% 내지 대략 400 중량%의 량으로 크롬 탄화물을 포함한다. 다르게 설명하면, 보론 탄화물에 대한 크롬 탄화물의 비율은 바람직하게는 대략 1:4 내지 대략 4:1 사이의 범위이다. 보다 바람직하게는, 상기 내부 코어는 보론 탄화물 량의 대략 67 중량% 내지 230 중량% 사이의 량의 크롬 탄화물을 포함한다. 다르게 설명하면, 상기 보론 탄화물에 대한 크롬 탄화물의 비율은 바람직하게는 대략 1:1.5 내지 대략 2.3:1 사이의 범위이다.

크롬이 들어 있지 않은 금속 코팅재

본 발명에서 유용한 크롬이 들어 있지 않은 금속 코팅재의 일례는 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론 조성물이며, 열 분사 기술에 의해서 적용된 것이다. 상기 조성물은 통상적으로 중량 기준의 량으로(in bulk), 대략 60 중량% 내지 대략 90 중량%의 베이스 금속, 적어도 대략 2 중량%의 알루미늄, 대략 2 중량% 내지 대략 10 중량%의 티타늄, 대략 2 중량% 내지 대략 10 중량%의 실리콘, 및 대략 2 중량% 내지 대략 10 중량%의 보론을 포함하고, 크롬은 들어 있지 않다. 상기 베이스 금속 구성물은 통상적으로 철, 니켈, 코발트, 납, 아연, 구리, 주석 및 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 베이스 금속을 포함한다. 상기 베이스 금속은 바람직하게는 니켈, 철 및 코발트 중의 적어도 하나로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 니켈이다. 상기 코팅재는, 만일 필요하다면 부가적인 구성물들을 포함할 수 있으며, 예를 들면 부가적인 구성물들은 대략 0.1 중량% 내지 대략 10 중량%의 철, 대략 0.1 중량% 내지 대략 10 중량%의 몰리브듐, 대략 0.1 중량% 내지 대략 10 중량%의 텅스텐, 및 0 중량% 내지 대략 10 중량%의 탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이다.

크롬이 들어 있지 않은 코팅층을 형성하기 위한 합성 와이어

본 발명의 크롬이 들어 있지 않은 코팅재는 합성 와이어들로부터 형성될 수 있으며, 열 분사 기술이 적용된다. 통상적으로, 상기 합성 와이어는 70 내지 95 중량% 범위의 금속 외피와, 대략 5 내지 대략 30 중량% 범위의 내부 코어를 포함한다. 바람직한 실시 예에서, 상기 합성 와이어는 대략 75 내지 대략 85 중량% 범위의 금속 외피와, 대략 15 내지 대략 25 중량% 범위의 내부 코어를 포함한다.

베이스 금속은 바람직하게는 상대적으로 연질 요소의 금속 또는 합금, 예를 들면, 적어도 니켈, 철, 또는 코발트 중의 어느 하나이다. 니켈이 바람직하며, 상기 외피는 가장 바람직하게는 니켈 및 알루미늄 및/또는 실리콘 합금을 포함한다. 예시적인 재료들은 대략 70 내지 대략 98 중량% 범위의 니켈과, 대략 2 내지 대략 30 중량% 범위의 알루미늄 및/또는 실리콘, 바람직하게는 대략 85 내지 대략 98 중량% 범위의 니켈과, 대략 2 내지 대략 15 중량% 범위의 알루미늄 및/또는 실리콘, 그리고 가장 바람직하게는 대략 90 내지 대략 97 중량% 범위의 니켈과, 대략 3 내지 대략 10 중량% 범위의 알루미늄이다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 내부 코어는 대략 15% 내지 대략 30% 범위의 티타늄, 대략 15% 내지 대략 35% 범위의 실리콘, 대략 20% 내지 대략 50% 범위의 보론, 및 0% 내지 15% 범위의 탄소를 포함하며, 모두 바람직하게는 입자로서, 바람직하게는 분말의 혼합물 형태이다. 상기 티타늄, 실리콘 및 보론은 부가적인 요소들을 포함하는 화합물의 혼합물로서 존재할 수 있다. 상기 티타늄 및 실리콘은 적절한 량의 TiSi 공급원에 의해서 제공될 수 있으며, 예를 들면, TiSiFe와 같은 대략 50 내지 60% 범위의 TiSi 공급원이, 보론 및 선택적인 탄소와 같은 공급원, 예를 들면, 대략 40 내지 대략 50% 량의 B₄C와 같은 것에 혼합되어 제공될 수 있다.

상기 내부 코어는 또한 부가적인 재료들을 포함할 수 있다. 상기 부가적인 재료들은: 탄화물들, 예를 들면 텅스텐 탄화물, 티타늄 탄화물, 바나듐 탄화물 및 그와 유사한 것; 산화물들, 예를 들면 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물 및 그와 유사한 것; 및 붕화물(borides)들, 예를 들면 니켈 붕화물, 철 붕화물 및 그와 유사한 것들을 포함할 수 있다. 또한 상기 내부 코어는 부가적인 금속 분말들, 예를 들면 알루미늄, 니켈, 또는 합금 분말, 또는 텅스텐 탄화물 니켈과 같은 합성 분말들을 포함할 수 있다. 일례로서, 상기 내부 코어는 대략 0.1 내지 대략 10% 범위의 몰리브듐, 대략 0.1 내지 대략 10%의 텅스텐, 대략 0.1 내지 대략 10%의 네오디뮴, 및 대략 0.1 내지 대략 10%의 탄소를 포함할 수 있다. 또한, 금속 또는 금속 합금 분말들은 마그네슘, 인(phosphorus), 바나듐, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 지르코늄, 니오비움, 몰리브듐, 탄탈륨 및/또는 텅스텐을 포함하여 상기 내부 코어 내에, 예를 들면, 대략 0.1 내지 대략 10%의 범위로 존재할 수 있다.

코어가 형성된 와이어의 제조

각 타입의 코팅재를 제조하기 위하여 사용되는 상기 코어가 형성된 와이어들은 종래의 방식으로, 상기 내부 코어를 형성하기 위한 혼합물을, 이는 뭉쳐진 혼합물일 필요는 없지만, 상기 금속 외피로 제작되는 스트립 상에 배치함으로써 이루어질 수 있다. 상기 스트립은 다수의 와이어 인발 장치들을 통하여 연속적으로 인발되어 내부 코어 둘레에 외피 와이어를 형성할 수 있다. 상기 코어가 형성된 와이어의 최종 외경은 그것이 사용되는 응용 예에 따라서 결정될 것이다. 대부분의 응용 예에서, 상기 코어가 형성된 와이어의 최종 직경은 대략 0.8mm 내지 대략 6.4mm 사이의 범위이다. 종래의 코드가 형성된 와이어 제조 기술은 미국 특허 제6,156,443호(Dallaire et al.) 및 제6,513,728호(Hughes et al.)에 기재되어 있으며, 이 모두는 여기에 참조 기술로 기재되어 있다.

본 발명의 실행

본 발명의 일 실시 예에서, 코팅된 금속제 튜브가 제공된다. 도 7 참조. 상기 튜브는 축방향으로 신장된 튜브형 측벽(10)으로서 형성되며, 피로 부식으로 균열된 외측 부분을 구비한다. 도 2 참조. 상기 피로 부식으로 균열된 부분은 원주방향으로 연장하는 균열(50)을 가지며, 상기 튜브형 측벽을 통해서 방사상 내측으로 어느 정도 진행된 것이다.

상기 균열(50)은 일반적으로 산화철 및 황화철과 같은 부식 생성물을 포함한다. 도 3 참조. 상기 금속 코팅재(60)는 피로 부식으로 균열이 형성된 부분에 제공된다. 상기 금속 코팅재(60)는 원주방향으로 연장하는 균열(50)들을 연결하고, 상기 균열을 에워싸는 튜브(10)의 금속 부분에 견고하게 부착하며, 마찬가지로 적어도 어느 정도 상기 균열 내의 부식 생성물에도 부착하여, 추가적인 심한 부식 생성물이 상기 균열에 도달하는 것을 차단한다. 도 6 참조. 따라서 상기 코팅이 형성된 튜브는 재설치되어 사용될 수 있다.

일반적으로, 상기 튜브는 강(steel)으로 제작되고, 피로 부식으로 균열된 부분의 균열은 상기 튜브의 외주면 둘레에서 원주방향으로 부분적으로 연장한다. 상기 코팅재는 일반적으로 니켈/크롬/보론, 및 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론으로부터 상기에서 설명된 바와 같이 선택된다.

가장 바람직한 코팅재 두 가지가 임의의 필요한 두께로 형성될 수 있다. 상기 균열을 덮는 튜브 상의 코팅재 부분은 적어도 대략 0.006인치(대략 0.15mm), 예를 들면, 대략 0.006인치(대략 0.15mm) 내지 대략 0.020인치(대략 0.50mm) 범위일 것으로 예상되며, 만일 필요한 경우, 상기 코팅재는 예를 들면, 대략 0.020인치 내지 대략 0.100인치(대략 0.50 내지 대략 2.5mm)의 범위로 두꺼워질 수 있다. 상기 튜브의 피로 부식으로 균열된 부분의 균열들은 바람직하게는 전체적으로 상기 코팅재에 의해서 뒤덮여서 기존의 균열들이 전파되는 것을 방지하고, 새로운 균열들이 형성되는 것을 방지한다.

상기 튜브의 피로 부식으로 균열된 부분의 균열(50)들은 일반적으로 상기 튜브의 축을 포함하는 그 길이방향 단면으로 보아서 "V" 또는 "당근(carrot)" 형상이고, 부식 생성물들을 포함한다. 도 3 참조. 상기 코팅재는 균열들의 상부 부분을 연결한다.(도 6 참조.) 상기 균열들은 일반적인 원주방향으로 연장한다.(도 2 참조.) 상기 균열들은 상기 튜브의 균열이 형성되지 않은 부분보다 높은 염소(chlorine) 및/또는 황 함유 재료의 농축부를 포함하며, 특히 균열의 중앙 "갈라진 틈" 내에 포함한다. 도 4 참조.

본 발명의 다른 실시 예에서, 금속제 튜브의 피로 부식으로 발생된 균열을 저지하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 피로 균열을 갖는 튜브 부분을 식별하고, 상기 부분을 입자 충격 공정, 예를 들면 샌드 블라스팅에 의해서 소제하며, 그리고 상기 부분에 금속 코팅재를 열 분사 기술에 의해서 적용하여 상기 부분을 코팅한다. 상기 금속 코팅재는 니켈/크롬/보론, 및 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론 조성물로부터 선택된다.

도 1에는 튜브 단면이, 웨브(webbing)(20)들에 의해서 상호 연결된 다수의 튜브(10)들로 이루어진 튜브 벽의 단면(40) 내에 포함되어 있다. 상기 튜브들은 슬래그 부착물(30)로서 덮여 있다. 소제 작업 후, 상기 단면이 도 2에 도시되어 있으며, 균열(50)들이 보다 잘 보이고 있다.

열 분사 기술은 합성 와이어들을 사용하며, 이는 금속 외피와 분말로 형성된 내부 코어를 포함한다. 두 가지 타입의 코팅재들이 양호한 결과들을 제공하는 것으로 예상된다. 첫 번째 것은 상기 설명된 바와 같은 니켈/크롬/보론을 포함한다. 두번 째 것은 상기 설명된 바와 같은 크롬이 들어 있지 않은 니켈/알루미늄/티타늄/실리콘/보론이다.

상기 코팅재는 코어가 형성된 와이어, 즉 코팅재를 형성하기 위한 구성물들을 포함하는 것이며, 이를 아크 분사시킴으로써 부착된다. 상기 와이어는 아크 기반의 열 분사 기술을 활용하여 용융되고, 용융 합금의 코팅재 조성물을 형성하며, 상기 튜브들에 제공되어 코팅재를 형성한다. 상기 코팅재는 일반적으로 균열이 형성된 영역 위에 대략 0.5mm 내지 대략 2.5mm의 범위의 두께로 형성된다. 상기 코팅재는 균열들을 서로 연결하고, 외부 환경으로부터 균열들을 덮어서 보호한다. 만일 필요하다면, 상기 코팅재는 튜브를 따라서 길이방향으로 점증하는 두께로 테이퍼 형성되어 돌출부 또는 다른 급격한 돌출 표면의 형성을 방지할 수 있다.

Claims

축방향으로 신장된 튜브형 측벽으로서 형성되며, 피로 부식으로 균열된 외측 부분을 구비하여 상기 튜브형 측벽을 통해서 방사상 내측으로 진행되고, 원주방향으로 연장하는 균열들을 가지며, 상기 피로 부식으로 균열된 부분 상에 금속 코팅재를 구비하고, 상기 코팅재는 상기 원주방향으로 연장하는 균열들을 서로 연결하며, 상기 튜브의 금속 부분 및 상기 균열 내의 부식 생성물에 부착하도록 된 코팅된 금속 튜브로서,
상기 금속 코팅재는, 중량 기준의 양으로(in bulk) 29 내지 51 중량%의 크롬을 포함하는 열 분사된 니켈/크롬/보론, 및 중량 기준의 양으로 70 내지 90 중량%의 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속을 포함하는 열 분사된 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론으로부터 선택되고, 상기 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속은 철, 니켈, 코발트, 납, 아연, 구리, 알루미늄, 및 주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅된 금속 튜브.
제1항에 있어서, 상기 튜브는 강(steel)으로 형성된 것임을 특징으로 하는 코팅된 금속 튜브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피로 부식으로 형성된 균열은 상기 튜브의 외표면 주위에서 원주방향으로 부분적으로 연장하는 것을 특징으로 하는 튜브.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅재는 중량 기준의 양으로 39 내지 66 중량%의 니켈 및 2 내지 8 중량%의 보론을 포함하는 니켈/크롬/보론인 것을 특징으로 하는 튜브.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅재는 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론이고, 상기 베이스 금속은 70 내지 90 중량%의 양으로 니켈이고, 상기 코팅재는 추가적으로, 2 중량% 내지 10 중량%의 알루미늄, 2 중량% 내지 10 중량%의 티타늄, 2 중량% 내지 10 중량%의 실리콘, 및 2 중량% 내지 10 중량%의 보론을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅재는 0.15㎜ 내지 2.5㎜ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 튜브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 튜브의 피로 부식으로 형성된 균열 부분 내의 균열은 상기 코팅재에 의해서 완전히 덮이는 것을 특징으로 하는 튜브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 튜브의 피로 부식으로 형성된 균열 부분 내의 균열은 일반적으로 상기 튜브의 축을 따르는 길이방향 단면에서 "V" 형상으로 나타나는 것을 특징으로 하는 튜브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 균열은 상기 튜브의 균열이 형성되지 않은 부분보다 높은 염소 또는 황 함유 부식 생성물질의 농축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브.
피로 부식으로 인한 균열을 갖는 금속제 튜브 부분을 식별하고,
상기 부분을 입자 충격 공정에 의해서 소제하며, 그리고
상기 부분에 금속 코팅재를 열 분사 기술에 의해서 적용하여 상기 부분을 덮고,
상기 금속 코팅재는, 중량 기준의 양으로 29 내지 51 중량%의 크롬을 포함하는 니켈/크롬/보론, 및 중량 기준의 양으로 70 내지 90 중량%의 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속을 포함하는 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속/알루미늄/티타늄/실리콘/보론으로부터 선택되고, 상기 크롬이 들어 있지 않은 베이스 금속은 철, 니켈, 코발트, 납, 아연, 구리, 알루미늄, 및 주석으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 금속 튜브 일부분 내에 피로 부식으로 인한 균열을 저지하기 위한 방법.
제12항에 있어서, 상기 열 분사 기술은 금속제 외피 및 분말로 형성된 내부 코어를 포함하는 합성 와이어들을 사용하며, 상기 튜브는 튜브 벽에 위치된 보일러 튜브임을 특징으로 하는 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 코팅재는 중량 기준의 양으로 39 내지 66 중량%의 니켈 및 2 중량% 내지 8 중량%의 보론을 포함하는 니켈/크롬/보론인 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 코팅재는 크롬이 들어 있지 않은 니켈/알루미늄/티타늄/실리콘/보론이고, 중량 기준의 양으로, 70 중량% 내지 90 중량%의 니켈, 2 중량% 내지 10 중량%의 알루미늄, 2 중량% 내지 10 중량%의 티타늄, 2 중량% 내지 10 중량%의 실리콘, 및 2 중량% 내지 10 중량%의 보론을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 크롬 구성물 및 보론 구성물이 와이어의 코어 내에 구비되는 코어가 형성된 와이어를 제공하고, 상기 와이어는 니켈 또는 니켈 합금의 외피를 추가 포함하며,
상기 와이어를 아크 기반의 열 분사 기술에 의해서 용융시켜서 용융 합금의 코팅재 조성물을 형성하고, 그리고
상기 용융 합금의 조성물을 상기 튜브들에 가하여서 상기 코팅재를 형성하는 것을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 티타늄 구성물, 실리콘 구성물, 및 보론 구성물이 와이어의 코어 내에 구비되는 코어가 형성된 와이어를 제공하고, 상기 와이어는 니켈/알루미늄의 외피를 추가 포함하며,
상기 와이어를 아크 기반의 열 분사 기술에 의해서 용융시켜서 용융 합금의 코팅재 조성물을 형성하고, 그리고
상기 용융 합금의 조성물을 상기 튜브들에 가하여서 상기 코팅재를 형성하는 것을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 코팅재는 0.15㎜ 내지 2.5㎜ 범위의 두께로 형성되고, 상기 균열들을 덮는 것을 특징으로 하는 방법.